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GIS On-line Monitoring 센서특성과 부분방전 패턴분석 결과 비교연구
Comparative study for PD pattern analysis using different type of sensors applicable to on-line monitoring of GIS 원문보기

대한전기학회 2004년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문, 2004 Nov. 05, 2004년, pp.101 - 103  

이지철 (한양대학교) ,  정승용 (한양대학교) ,  장용무 (한양대학교) ,  구자윤 (한양대학교) ,  최재옥 ,  이영상

초록
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본 연구는 전력 계통에 상용화된 $SF_6$ GIS(Gas Insulated Switchgear) 내부에서 발생되는 부분방전 검출 방법을 개발하기 위하여, GIS의 내부에 유입되거나 생산과정에서 형성 될 수 있는 세 가지 결함들을 연구용 GIS 내부에 모의하였으며 또한 특성이 다른 센서(UHF, CT, AE)를 제작 또는 이용하여 그 부분방전 패턴 결과와 주파수 분석 결과를 상호 비교하였다. 실험결과에 의하면, 동일한 결함에 의하여 센서의 검출 결과는 다르게 나타나거나 전혀 검출이 되지 않음이 밝혀졌다. 따라서, 부분방전 패턴분석을 하나의 분석방법에 의존하는 것은 바람직하지 못한 것으로 사료되며 신뢰성 있는 GIS 진단을 위하여 적합한 센서개발 및 두 가지 이상의 분석 방법이 병행되는 것이 절대적으로 필요한 것으로 사료된다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 70kV GIS 실험용 챔버에 전압을 인가하여 Free Moving Particle, Void, Conductor Fixed Protrusion 에서 발생되는 PD 신호를 UHF, CT, AE 센서로 동시에 검출하여 얻은 실험 결과의 요약은 다음과 같다.
  • Void: 지름 1mm, 높이 1mm인 실린더형, 전극간 거리가 10mm인 에폭시 몰드 전극에 삽입(그림3 (b)) CFP(Conductor-Fixed Protrusion): 곡률반경 lOOum, 길이 1cm의 Oggura 바늘을 도체에 고정(그림3 (c)). GIS 챔버 내부의 SFe Gas 압력은 3kg Vcm2 이며 PD 검출은 상기 언급한 3개의 센서로 동시에 측정하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 GIS 내부에서 동일한 결함에 의한 부분방전의 물리량들을 내장형 UHF 센서, HFCT센 서, AE센서등을 동시에 사용하여 검출하고 그 결괴들을 PRPDA(Phase Resolved Partial Discharge Analysis) 분 석법과 주파수 분석을 병행하여 상호 비교 연구를 하였다.
  • 또한 동일한 재질의 이물이 다수 삽입되었을 경우, 충분한 전계가 챔버 내부에 형성되면, 하나가 먼저 기립하여 부상하여 돌아다니면서 다른 두개와 부딪치거나 근접하면서 나머지도 기립되는 경우가 많았다. 본 논문에서는 3개의 이물을 삽입하여 그 관련 현상을 관찰 측정하였다.
  • 300MHz-3GHz)를 부착하여 발생하는 전자파를 검줄하였다. 접지부분에는 CT 센서(PD사. 2-25MHZ)로 전류 신호를 검출하고 엠프단에서 증폭하여 PC와 오실로스코프 ( LC574AL, 1GHz, 4Gs/s)에서 측정하고 저장하였다. AE 센서(PAC R151, 25 KHz-80아어z)는 인위적으로 삽입된 결함과 가장 가까운 챔버 외부에 설치하여 발생될 초음파 신호를 검출하였다.

대상 데이터

  • 타 연구기관의 보고에 의하면, 고체 절연체 내부 Void 는 그 크기와 위치에 따라 방전패턴이 매우 다양한 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 논문에서는 Void 방전패턴의 재현성을 유지하기 위해서 지름이 1mm 높이 1mm인 실린더형 보이드를 전극간 거리가 10mm인 에폭시 몰드 전극에 삽입하여 사용하였다.
  • 본 연구를 위한 실험장치의 개략도는 그림 1과 같다. 사용된 실험용 챔버의 알루미늄 중심도체 반경은 60mm 이며, 챔버 내부에서 일어나는 현상관찰을 위한 감시창에 내장형 UHF sensor 연구실 제작. 300MHz-3GHz)를 부착하여 발생하는 전자파를 검줄하였다.
  • AE 센서(PAC R151, 25 KHz-80아어z)는 인위적으로 삽입된 결함과 가장 가까운 챔버 외부에 설치하여 발생될 초음파 신호를 검출하였다. 스펙트럼 분석기는 (Agilent, E7402, 9kHz-6.7GHz)를 사용하였다.
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